Кислотно-основные свойства белков

Высокомолекулярные электролиты или полиэлектролиты содержат ионогенные группы, по которым могут проходить процессы электролитической диссоциации. Белковые молекулы, как продукты конденсации аминокислот, содержат основные группы –NH₂ и кислотные –СООН. Такие соединения называются амфолитами, т.е. они способны диссоциировать и по кислотному, и по основному типу в зависимости от рH среды. В водном растворе аминокислоты и белки находятся преимущественно в виде биполярных ионов (внутренних солей):

H₂N–R–COOH ((;(( ⁺H₃N–R–COO^– (биполярный ион, амфолит).

В кислой среде, когда в результате избытка водородных ионов подавлена ионизация карбоксильных групп, молекула белка ведет себя как основание, приобретая положительный заряд и превращаясь в сопряженную кислоту:

⁺H₃N–R–COO^– + H⁺ ((;(( ⁺H₃N–R–COOH (катион, кислота).

В щелочной среде, наоборот, подавлена ионизация аминогрупп, и молекула белка ведет себя как кислота, превращаясь в сопряженное основание:

⁺H₃N–R–COO^– + OH^– ((;(( H₂N–R–COO^– (анион, основание) + Н₂О.

Однако при определенной величине рH степень диссоциации амино- и карбоксильных групп приобретает одинаковое значение, и тогда макромолекулы белка становятся электронейтральными. Подобное состояние белковой молекулы называют изоэлектрическим (ИЭС).

Значение рН, при котором наступает изоэлектрическое состояние белков, называют изоэлектрической точкой (ИЭТ, pI). У разных белков изоэлектрическая точка соответствует различным значениям рН.

ИЭТ может быть измерена с помощью электрофореза, поскольку в этой точке подвижность макромолекул становится равной нулю. Для определения ИЭТ могут быть использованы данные по набуханию полиамфолитов в растворах с различными значениями рН.

К ислотно-основные свойства белков определяются не только значением рН среды, но также их строением. Так, кислые белки в своем составе содержат больше дикарбоновых кислот, поэтому количество свободных карбоксильных групп преобладает над аминогруппами:

Е сли в воду добавть немного протонов водорода и создать слабокислую среду, то кислый белок перейдет в изоэлектрическое состояние (ИЭС):

П ри дальнейшем подкислении в кислой среде подавляется диссоциация карбоксильных групп:

В щелочной среде подавляется диссоциация аминогрупп:

Основные белки содержат в своем составе диаминомонокарбоновые кислоты в таком количестве, что количество свободных аминогрупп преобладает над карбоксильными. В зависимости от реакции среды основные белки ведут себя в растворе и как основание, и как кислота.

Н ейтральная среда:

С лабо-щелочная среда:

Щ елочная среда:

Кислая среда:

 Таким образом, изоэлектрическая точка нейтральных белков находится в нейтральной среде, кислых – в слабокислой, основных – в слабощелочной.

 Все белки в кислой среде – катионы, обладающие кислотными свойствами, в щелочной – анионы, обладающие основными свойствами.

рН	рН= pI	pH  pI	pH  pI
Заряд макромолекулы белка	0	+	–

В табл.10 приведены значения pI некоторых белков.

Таблица 10